SAS (Serial Attached SCSI/Seri Bağlı SCSI), aygıtlarla etkileşim için hala SCSI komutlarını kullanmasına rağmen, paralel SCSI’nın ardılı olan SCSI aygıtları arasında seri bir ara bağlantı sistemidir.
SAS Nedir?
Bu arabirim hızı artırır ve hızlı bağlantı ve bağlantı kesilmesine izin verir. Seri ATA (SATA) ile uyumludur ve cihazlar protokolleri kullanarak iletişim kurabilir.
Tarihi
SAS spesifikasyonun geliştirilmesinin arkasındaki organizasyon SCSI Ticaret Derneği’dir.
Paralel SCSI kullanımını ve bilgisini teşvik etmek için 1996 yılında kurulan, Kaliforniya merkezli kar amacı gütmeyen bir kuruluştur.
İlk sürüm 2003’ün sonunda ortaya çıktı. 3Gb/s bant genişliğine ulaşan SAS 300, önceki Ultra 320Mb/s SCSI hızını önemli ölçüde artırdı.
Ana özelliklerden biri, bağlı cihazların sayısını artırarak aktarım hızını arttırması, yani SCSI’de mevcut 16 cihazın sınırlamasını sona erdirmenin yanı sıra, bağlı her cihaz için sabit bir aktarım hızını yönetebilmesidir. Bu teknolojisinin selefi SCSI‘nin aşamalı olarak yerini alacağı tahmin edilmektedir.
Konektör SATA arayüzündeki ile aynıdır ve daha az hıza ihtiyaç duyan uygulamalar için bu sabit disklerin kullanılmasına izin verir, maliyet tasarrufu sağlar.
Bu nedenle, SATA diskleri SAS denetleyicileri tarafından kullanılabilir, ancak tersi kullanılamaz, SATA denetleyicisi SAS disklerini tanımıyor.
İletişim Protokolleri
SSP (Serial SCSI Protocol/Seri SCSI Protokolü)
SCSI komutlarının SCSI aygıtları arasında taşınmasını sağlar.
STP (Serial ATA Tunneled Protocol/Seri ATA Tünel Protokolü)
ATA komutlarının birden çok SATA cihazına taşınmasını sağlar.
STP (Serial Management Protocol/Seri Yönetim Protokolü)
Alan adı yönetim fonksiyonlarının taşınmasına izin verir.
SAS aygıtları Başlatıcılar (denetleyiciler), Hedefler (çevre birimleri) veya Hedef/Başlatıcılar bazen denetleyici ve bazen de çevre birimi olarak işlev görebilir ve bir veya daha fazla taşıma protokolünü (SSP, STP, SMP) destekleyebilir.
SAS Etki Alanı
SAS etki alanı, bir ara bağlantı alt sistemi aracılığıyla iletişim kuran aygıtlarından oluşan bir sistemdir. Kısacası, bir Başlatıcı SAS’ı Hedef SAS ile birbirine bağlayan bir dizi fiziksel bağlantı ve ikiden fazla aygıtı birbirine bağlayan bir dizi fiziksel bağlantı ve genişleticidir.
SATA Hedefleri, STP protokolünü destekleyen genişleticilere bağlı oldukları sürece etki alanının bir parçası olabilir.
Etki alanındaki SATA Hedefleri ile iletişim kurmak isteyen başlatıcılar bunu yalnızca STP protokolünü kullanarak yapabilir, yani yalnızca SATA protokolünü destekleyen denetleyiciler etki alanlarında kullanılamaz, yalnızca SATA etki alanlarında kullanılabilir.
STP’yi destekleyen genişleticiler, her iki protokol (STP ve SATA) arasında bir köprü görevi görür, böylece etki alanı ile bir veya daha fazla SATA etki alanı arasındaki köprü olur.
SATA cihazlarının etki alanına bağlanmasına izin vermek, ATA çevre birimlerine eşzamanlı erişimin normal, paralel veya seri (SATA) ATA etki alanlarında yapılamayan birkaç STP Başlatıcısı tarafından paylaşılmasına olanak tanır.
Fiziksel Seviye
Ara bağlantı alt sistemindeki noktadan noktaya bağlantıların her birinin fiziksel bağlantıları (Phys), fiziksel bağlantı olarak bilinir ve 2 çift diferansiyel sinyalden oluşur, bir çift bir yönde iletmek ve bir çift iletmek için ters yönde bilgi eş zamanlı olarak her iki yönde iletilmesini sağlar.
Cihazlar, PHY adı verilen bir alıcı-verici aracılığıyla fiziksel bir bağlantıya elektriksel olarak bağlanır. Cihazlarda bir veya daha fazla Phys bulunabilir.
Mevcut standart iletim hızları, sırasıyla 150 ve 300 MB/s fiziksel bağlantı hızına eşdeğer 1.5 Gbps ve 3 Gbps’dir.
Bilgiler NRZ kodunda iletilir ve alıcıda izin verilen maksimum diferansiyel gerilim değeri +/- 800 mV’dir.
Phys, farklı rolleri ve farklı protokolleri (SSP, SMP, STP) destekleyebilir, ancak her bağlantı sırasında yalnızca bir rol ve bir protokol kullanabilirler.
Kablolar ve Konektörler
Bu disklerin arabirimi 4 tip bağlantıyı destekler:
1) Kablo ile Harici Bağlantılar
Harici aygıtlar (Başlatıcılar, Hedefler ve Genişleticiler) 4 fiziksel bağlantı (4×4 pim) ve toprak sinyali (9 pim) içeren ve kablolara bağlanan 25 pimli bir konektör kullanır.
Harici SAS’lar bir, iki, üç veya dört fiziksel bağlantı için iletkenler içerir. Ayrıca kablolarının ve konektörlerinin güç temas noktaları veya LED’leri yoktur.
2) Doğrudan Dahili Bağlantılar
Dahili Hedefleri her zaman iki fiziksel bağlantı (her bir bağlantı için 4 sinyal pimi ve 3 toprak), güç (12V, 5V, 3.3V ve toprak için toplam 14 pim) ve LED’ler (1 pim) içeren 29 pimli bir konektör kullanır.
Konektör panelleri, Hedefe doğrudan bağlantı sağlamak için her zaman 29 pimli bir konektör kullanır. Başlatıcılar ve dahili genişleticiler, Hedefe doğrudan bağlantı sağlamak için 29 pimli konnektörü de kullanabilir.
SATA aygıtları doğrudan bir konektör paneline veya 29 pimli konektörlü bir genişleticiye bağlanabilir, çünkü SATA aygıtının 22 pimli konektörü güç pimleri ve birincil fiziksel aygıtlar kullanılarak 29 pimli konektörüyle fiziksel olarak uyumludur.
Konektöründen gelen LED sinyali, SATA konektörünün güç segmentindeki ayrılmış pimle eşleşir.
3) Tek Bağlantı Noktalı Kablo ile Dahili Bağlantılar
Tek bağlantı noktalı dahili kablolar Hedef tarafında 29 pimli bir konektör kullanır, ancak yalnızca güç, LED’ler ve birincil fiziksel bağlantı için iletkenler içerir. Bu kablolar Hedefin ikincil fiziksel bağlantısını serbest bırakır.
Öte yandan, kablolu bağlantılara izin veren Başlatıcılar ve dahili genişleticiler, bir SATA denetleyicisinin sinyal konektörü ile aynı 7 pimli konektörlere sahiptir.
Dahili kablosunun fiziksel bağlantı iletkenleri, SATA sinyal kablosunda kullanılana benzer 7 pimli bir konektörde Hedefin karşı tarafında sonlanır.
Bu kablo, birincil fiziksel bağlantının dahili Hedef SAS’tan Başlatıcıya veya dahili genişleticiye bağlanmasına ve ayrıca SATA aygıtının dahili genişleticiye bağlanmasına izin verir.
4) Çift Bağlantı Noktalı Kablo ile Dahili Bağlantılar
Dahili çift bağlantı noktalı kablolar Hedef tarafında 29 pimli bir konektör kullanır ve güç, LED’ler ve her iki fiziksel bağlantı için iletkenler içerir.
Dahili kablosundaki her fiziksel bağlantının iletkenleri, SATA sinyal kablosunda kullanılana benzer 7 pimli bir konektörde Hedefin karşı tarafında sonlanır.
Bu kablo, dahili Hedef SAS’ın iki fiziksel bağlantısının dahili Başlatıcıların veya genişleticilerin iki bağlantı noktasına bağlanmasına izin verir.
İkincil fiziksel bağlantı konektörü hiçbir yere bağlanmasa da, bir SATA aygıtını genişleticiye bağlamak için de kullanılabilir.
24 metrelik katı iletken korumalı çift eksenli kablo ve kaliteli pasif bileşenler kullanıldığında kablo uzunluğu 8 metreye kadar olabilir.
Phy Seviyesi
Phy seviyesi 8b10b kodlama ve OOB sinyallerini tanımlar.
8b10b Kodlama
Gbps’ye ve üzerindeki hızlarda seri iletimde yaygın olarak kullanılır.
Fiber Kanal (1 ve 2 Gbps) tarafından kullanılan, daha sonra Gigabit Ethernet (1 Gbps) ve SAS ve SATA (1.5 ve 3 Gbps), FireWire 800 (800 Mbps) ve InfiniBand (2,5 Gb/sn) tarafından kullanılır.
Kodlama aşağıdaki işlevlere sahiptir:
Alıcının saati kurtarabilmesi ve böylece bit akışını düzgün bir şekilde alabilmesi için hat üzerinde yeterli geçiş olduğundan emin olur.
İletim sırasında oluşabilecek tek ve çoklu hataları algılama olasılıklarını büyük ölçüde arttırır.
Alıcı tarafından kolayca tanınabilen bir desen içeren özel karakterlerin iletilmesine izin verin, bu da aldığı bit dizisindeki kelimeleri hizalamasına izin verir.
8b10b kodlaması, her sekizlinin (8 bit) iletimden önce 10 bit kodla değiştirilmesinden oluşur. Tüm olası 10 bit kodlardan (toplam 2 ^ 10 = 1024) tüm olası veri karakterlerini (toplamda 2 ^ 8 = 256 olabilir) kodlamak için sadece 512 ve bir kontrol karakteri dizesini kodlamak için birkaç kod daha kullanılır.
Bant Dışı (OOB) Sinyalleri
OOB (Bant dışı) sinyalleri, iletim sırasında görünmeyen ve yalnızca fiziksel başlatma sırasında kullanılan düşük hızlı sinyal düzenleridir. Bunlar, önceden tanımlanmış dinlenme süresinin ve belirli ilkellerin (ALIGN) iletiminin döngülerinden oluşur.
Temel öğelerin iletimi yalnızca bir zarf üretmek için kullanılır, böylece alıcı farklı OOB sinyallerini Temel öğelerin iletimleri arasındaki dinlenme aralığının uzunluğuna göre ayırt eder.
SATA, COMINIT/COMRESET ve COMWAKE adlı iki OOB belirteci tanımlar ve SAS, COMSAS adlı yeni bir belirteci tanımlar. Bu bağlantı başlatma sırasında kendisini SAS aygıtı olarak tanımlamak ve diğer aygıtın SAS veya SATA olup olmadığını doğrulamak için kullanılır.
Bağlantı Seviyesi
Bağlantı düzeyi, her bir bağlantı türünde farklı ilkellerin kullanımını, bağlantıların kurulması ve kapatılması ile ilgili tüm soruları ve hata algılama kodu (CRC) veri karıştırmayla ilgili diğer bazı ayrıntıları tanımlar. Ayrıca tekrarlayan karakter dizileri iletildiğinde yayılan enerjiyi dağıtır.
Adres çerçeveleri ve bağlantı başlatması tanımlama ve bağlantı isteği aşamalarında adres çerçeveleri adı verilen iki özel çerçeve vardır.
SOAF (Start Of Address Frame/Adres Çerçevesinin Başlangıcı)
EOAF (End Of Address Frame/Adres Sonu Çerçevesi)
IDENTIFY, aygıtın türü, SSP, STP, SMP’yi desteklediği protokoller ve bağlantı noktası veya genişletici aygıtın adresleri ile çerçeveyi gönderen PHY hakkında bilgi içerir.
OPEN, bağlantıda kullanılacak protokolü SSP, STP, SMP tanımlar. İstek bir Başlatıcı veya Hedeften başlıyorsa, yoldaki tüm fiziksel bağlantıları destekleyen hız, Başlatıcı tarafından SSP ve STP bağlantılarına atanan isteğe bağlı bir etiketi ve kaynak ve hedef bağlantı noktalarının adreslerini destekler.
Ulaşım Seviyesi
Aktarım düzeyi, iletilecek kareleri oluşturur ve alınan karelerin içeriğini kontrol eder. Yalnızca bağlantı düzeyi tarafından kabul edilen çerçeveler alınır.
SSP Bağlantıları
SSP bağlantılarında aşağıdaki çerçeveler kullanılır:
Veri çerçevesi.
Hazırlanan Atkı
Komut Grafiği
Yanıt Grafiği
Görev Planı
STP Bağlantıları
STP bağlantılarında SATA protokolü, bağlantı kontrol çerçeveleri ile birlikte kapsüllenir. Bu mekanizmaya SATA Tüneli adı verilir:
Bir SATA Hedefi bağlı olduğu genişleticiye bir SATA çerçevesi gönderdiğinde, genişletici Başlatıcı STP’ye veya Başlatıcı STP’ye giden bir genişleticiye bir STP bağlantısı açar. STP bağlantısı yalnızca bu SATA çerçevesi için kurulur, bu nedenle genişletici STP bağlantısını kapatır.
Bir STP Başlatıcı çerçeve göndermek istediğinde, bağlı olduğu genişletici ile bir STP bağlantısı açar. Hedef SATA’ya bağlı genişletici, yalnızca bu çerçeve için Hedef’e bir SATA bağlantısı açar, bu nedenle sonunda genişletici SATA bağlantısını kapatır.
SMP Bağlantıları
SMP bağlantılarına gelince, yalnızca iki çerçeve türü kullanılır:
SMP_REQUEST, kaynak işlev (Başlatıcı SMP) tarafından istenen işlevi belirten gönderilir.
SMP_RESPONSE, hedef cihaz (Hedef SMP) tarafından istekte istenen bilgilerle gönderilir.
Avantajları
Seri arabirimin performansını ve güvenilirliğini mevcut SCSI ortamlarıyla birleştirerek, aşağıdaki özellikleri sağlayarak iş depolama alanının kurulduğu geleneksel temeli kaybetmeden depolama çözümlerine daha fazla özgürlük getirir:
Paralel SCSI teknolojisine kıyasla depolama performansını hızlandırır.
Verilerin bütünlüğünü sağlar.
BT yatırımlarını korur.
Tek bir bölmede SATA disk sürücüleri bulunan sistemlerin tasarımında esneklik sağlar.